УТС 4 семестр / Lab1_Oreshchenko

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ИС

отчет

по лабораторной работе № 1 по дисциплине

«Операционные системы»

Тема: Создание и уничтожение потоков

Студент гр. 8391		Орещенко Н.В.
Преподаватель		Широков В.В.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы - знакомство с базовой структурой построения

многопоточной программы и с системными вызовами, обеспечивающими

создание и завершение потоков.

Общие сведения

Базовая структура многопоточной программы, взятая за основу всех

работ, выглядит следующим образом:

1. Описываются поточные функции, соответствующие потокам программы.

2. В основной программе создаются потоки на основе поточных функций.

3. После создания потоков основная программа приостанавливает выполнение и ожидает команды завершения.

4. При поступлении команды завершения основная программа формирует команды завершения потоков.

5. Основная программа переходит к ожиданию завершения потоков.

6. После завершения потоков основная программа завершает свою работу.

Создание потока в стандарте POSIX осуществляется следующим

вызовом:

int pthread_create(pthread_t *thread,

const pthread_attr_t *attr,

void *(*start_routine) (void *),

void *arg),

где:

thread – указатель на идентификатор потока;

attr – указатель на структуру данных, описывающих атрибуты потока;

start_routine – имя функции, выполняющей роль потока;

arg - указатель на структуру данных, описывающих передаваемые в поток

параметры.

Завершение работы потока может быть выполнено несколькими

способами.

1. Вызовом оператора return из функции потока;

2. Вызовом функции:

int pthread_cancel(pthread_t thread);

из другого потока;

3. Вызовом функции:

int pthread_exit(void *value_ptr).

В последнем случае появляется возможность через переменную

value_ptr передать в основной поток “код завершения”.

При этом необходимо синхронизировать завершение с основным

потоком, используя следующую функцию:

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval),

где:

thread – идентификатор потока;

retval – код завершения потока, переданный через функцию pthread_exit.

Функция, выполняющая роль потока, создается на основе следующего

шаблона:

static void * thread_start(void *arg).

Реализация

#include <iostream>

#include <pthread.h>

#include <unistd.h>

void *thread1(void* arg){

bool* flag1 = (bool*) arg;

while(!*flag1){

std::cout << "1\n";

sleep(1);

}

int *code = new int;

*code = 11;

pthread_exit(code);

}// thread1

void *thread2(void* arg){

bool* flag2 = (bool*) arg;

while(!*flag2){

std::cout << "2\n";

sleep(1);

}

int *code = new int;

*code = 22;

pthread_exit(code);

}// thread2

int main()

{

pthread_t id1, id2;

bool flag1 = false, flag2 = false;

int *code1, *code2;

pthread_create(&id1, NULL, &thread1, &flag1);

pthread_create(&id2, NULL, &thread2, &flag2);

getchar();

flag1 = flag2 = true;

pthread_join(id1, (void **)&code1);

pthread_join(id2, (void **)&code2);

std::cout << "\nПоток 1 завершился с кодом: " << *code1;

std::cout << "\nПоток 2 завершился с кодом: " << *code2 << "\n";

delete code1;

delete code2;

return 0;

}//main

Демонстрация

Рис. 1 Работа потоков

Рис. 2 Завершение работы потоков, вывод кода.

Ответы на вопросы

1. В чем состоит различие между понятиями «поток» и «процесс»? Процесс - независимый объект, которому выделены системные ресурсы. В ОС каждому процессу соответствует адресное пространство и управляющий поток. Поток — определенный способ выполнения процесса.

2. Как осуществить передачу параметров в функцию потока при создании потока? Рассмотрим создание потока: int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg), где arg - указатель на структуру данных, описывающих передаваемые в поток параметры.

3. Какие способы завершения потока существуют?

   1. Вызовом оператора return из функции потока;

   2. int pthread_cancel(pthread_t thread); из другого потока;

   3. int pthread_exit(void *value_ptr).

4. На какие характеристики потока можно влиять через атрибуты потока?

Атрибут	Значение default	Смысл
scope	PTHREAD_SCOPE_PROCESS	Новый поток не ограничен - не присоединен ни к одному процессу
detachstate	PTHREAD_CREATE_JOINABLE	Статус выхода и поток сохраняются после завершения потока
stackaddr	NULL	Новый поток получает адрес стека, выделенного системой
stacksize	1 Мбайт	Новый поток имеет размер стека, определенный системой
schedpolicy	SCHED_OTHER	Новый поток использует диспетчеризацию с фиксированными приоритетами. Поток работает, пока не будет прерван потоком с высшим приоритетом или не приостановится

5. В каких состояниях может находиться поток?

   1. Выполнение

   2. Ожидание

   3. Готовность

6. Какие способы переключения задач используются в ОС?

   1. Круговой. Управление между задачами производится в каком-либо фиксированном порядке через определённые промежутки времени;

   2. Случайный. Через каждый определённый промежуток времени управление передаётся на произвольную задачу;

   3. Приоритетный. Каждая задача имеет уровень приоритета и управление получает незаблокированная задача имеющая наибольший уровень;

   4. Управляемая дедлайнами. Передача управления производится в порядке, обеспечивающем выполнение задач в определённый срок.

7. Объясните суть параметров, входящих в вызов pthread_create(). int pthread_create( pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

   1. thread – указатель на идентификатор потока;

   2. attr – указатель на структуру данных, описывающих атрибуты потока;

   3. start_routine – имя функции, выполняющей роль потока;

   4. arg - указатель на структуру данных, описывающих передаваемые в поток параметры.

8. Объясните суть параметров, входящих в вызов pthread_join(). int pthread_join( pthread_t thread, void **retval);

   1. thread – идентификатор потока;

   2. retval – код завершения потока, переданный через функцию pthread_exit.

9. Опишите трассу выполнения программы. объявление функций потоков;

основная программа {

объявление идентификаторов потоков;

объявление флагов;

объявление кодов завершения;

создание потоков из функций потоков;

ожидание нажатия клавиши;

смена флагов;

ожидание завершения потоков;

вывод кодов;

}

Вывод: в результате проделанной лабораторной работы я познакомился с базовой структурой построения многопоточной программы, а также изучил системные вызовы, которые обеспечивают создание и завершение потоков.